触觉传感器行业专题报告:无触不成手,触觉传感或迎万亿蓝海

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阿尔贝特
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#电子皮肤#

$汉威科技(SZ300007)$$柯力传感(SH603662)$$福莱新材(SH605488)$

(报告出品方/作者:国泰海通证券,肖群稀、李启文)

1. 投资分析触觉传感为灵巧手落地关键,灵巧手为人形机器人硬件侧落地核心。

无触 不成手,触觉主要反馈接触物状态与力感知两个维度的信息。人类约 98.7% 的工作需要手的灵活性和手指精细操作的加持,无灵巧手则无实际应用价 值的人形机器人。仿生为机器人触觉的最优解,模仿人类皮肤设计三明治结 构,柔性衬底层(PDMS 等弹性材料)、活性传感层(石墨烯、碳纳米管等 材料)、电极层。 触觉传感百家争鸣,市场格局未定,具备多技术路线融合能力的平台公司 更具竞争力。触觉传感技术路线众多(压阻、电容、压电、磁电霍尔效应、 光学、摩擦电和视触觉等),各路线在实际落地中均存在性能与成本端瓶颈。 当前国内产业落地端电容与磁电霍尔效应占优,未来或呈现多技术路线融 合取长补短。触觉传感绝大部分玩家尚未上市,按主流技术路线大致分为压阻(Interlink、Tekscan、SPI、汉威科技、福莱应材、日盈电子、墨现科技等)、 电容(PPS、他山科技、汉威科技等)、磁电霍尔效应(XELA、帕西尼等)、 视触觉(Gelsight、千觉、纬钛、戴盟等)四类;按背景大致分为上游材料 企业(福莱新材等)、传感器老牌公司(汉威科技等)、探索前沿路线的初 创企业(他山科技、帕西尼、千觉、纬钛、戴盟等)、下游应用企业(申昊 科技等)四类。适配机器人的柔性触觉传感器的生产需要材料、制造与算法 端复合能力,切入壁垒较高。此外柔性触觉传感器未来或朝阵列化、多模态 融合、边缘计算和自供电等方向发展。人形机器人产量至 1 亿台时,触觉传感或迎万亿蓝海。根据 VMR 预测,全 球触觉传感器市场规模 2024 年为 153.3 亿美元,预计 2031 年将达 355.9 亿 美元,CAGR12.8%。主流技术路线为压阻和电容,各占 37%和 28%。主要 下游为制造业/航空航天&国防/汽车,占比分别为 42%/27%/17%。人形机器 人应用方兴未艾。现阶段,各家人形机器人本体企业及灵巧手企业均处于在 灵巧手端落地触觉的初期阶段,整体仍处于 L3 及以下水平,类似人类儿童 (4-7 岁)水平,开始发展精细动作技能、具备抓取柔性物体能力、可执行 短流程任务。灵巧手为触觉落地第一环,而后伴随处理任务复杂度提升及应 用场景拓展(工商业到家庭),触觉将逐步从手向手臂、足部、躯干和脸部 等部位延伸,有望成为人形机器人零部件中极抗通缩领域。根据我们测算, 当人形机器人产量达到 1000 万/1 亿台时,对应触觉传感器市场规模(考虑 各技术路线融合)分别约为 0.24/1.18 万亿元。若仅考虑单一技术路线占据 全部市场测算,当人形机器人产量达到 1 亿台时,各技术路线对应的市场 规模分别为:压阻 3010 亿元、电容约 1.25 万亿元、磁电霍尔效应约 2.5 万 亿元、视触觉(VBTS)约 3.76 万亿元。2. 触觉传感是机械手灵巧化的核心,技术路线尚未收敛2.1. 仿生为触觉传感的最优解无触觉则无灵巧手,无灵巧手则无实际应用价值的人形机器人。 1)触觉的本质在于提供反馈,手无反馈则无法处理各类日常任务,进而不 足以称之为灵巧手。触觉为仅次于视觉和听觉的重要感知手段,广义触觉包 括力觉、冷热觉、痛觉等与接触有关的感觉,狭义触觉则仅考虑力觉。当前 对于灵巧手触觉的探讨仍聚焦狭义触觉,本文也照此展开。聚焦力觉的触觉 感知与反馈两个层面的信息:①接触物的状态,包括形状、刚度、纹理等信 息;②对接触物的力感知,核心包括法向力(垂直于人手皮肤)、切向力(平 行于人手皮肤)及其动态变化、接触物的位姿。法向力用于感知物体硬度及 抓握时的力度判断等。切向力用于感知滑动趋势及物体表面纹理等。无触觉 反馈,则手的运动和力将难以控制。以拿水杯为例,无触觉反馈则可能因无 法感知水杯重量而导致水杯从手中滑落。故手无触觉不足以称为健全的手, 无法完成日常任务。 2)人类无手不足以称为智人,人形机器人无灵巧手不足以走入千家万户。 人类自猿猴进化至今,最大的进步之一在于解放双手,解放双手之后学会使 用工具,进而逐步演化成为智人。根据美国劳工部对 1000 多个职业的统计 与分析,工作中最重要的三个身体要求排序为类人感知、双手灵巧和移动性, 其中 98.6%的工作需要人类手的灵活性和手指的精细操作。此外,根据美国 疾病控制与预防中心的统计,11.1%的人口患有行动障碍,许多轮椅、踏板 车、手杖和助行器使用者仍然积极参与劳动力市场,为经济带来巨大利益, 工人的价值主要不由双腿决定。当前,人形机器人发展除大脑外的另一个核 心点为灵巧手,没有灵巧手则人形机器人无法完成洗衣、做饭、端茶倒水等 人类日常工作,则无法走进千家万户。人类皮肤:多维感知的自然杰作。人手历经时间检验,堪称自然杰作。人形 机器人的触觉模仿人手皮肤为当前最行之有效的途径。人体皮肤是一个由 可变形的肌肉和脂肪系统支撑的复杂结构,呈现多层、非线性、非均质和粘 弹性的特点。人体皮肤将外部接触力转化为自身形变,通过内部的各种触觉 感受器精确感知形变,通过神经末梢进行信息传递,由周围神经系统或中枢 神经系统处理后给出反馈。 1)皮肤的感知构成:《Tactile sensing - from humans to humanoids》一文提 到,人类皮肤每平方厘米约 226 个机械感受器,据此估算,成年人指尖约有 241 个机械感受器,手掌有 58 个。人手的机械感受器包括帕西尼小体 (Pacinian Corpuscle,又称环层小体)、鲁菲尼小体(Ruffini Corpuscle)、 默克尔细胞(Merkel Cells)、迈斯纳小体(Meissner's Corpuscle)四类。表 皮分布默克尔细胞、迈斯纳小体和触觉神经末梢,真皮层分布帕西尼小体和 鲁菲尼小体。①帕西尼小体:位于皮肤深层,空间分辨率(分辨接触物体最小细节与间隔的能力)为 10mm+,感受高频振动方面有独特优势,有利于 判断滑动与表面纹理。②鲁菲尼小体:长梭形位于真皮内,快速响应 100- 500Hz 的高频动态范围下持续的压力、横向皮肤拉伸和皮肤滑动等外界刺 激,实现切向力感知的重要功能,空间分辨率 7mm+。③默克尔细胞:表皮 基底细胞之间的突起物体,慢响应 0.4-3Hz 低频的空间变形,如持续的压力、 曲面、边缘甚至尖角等外界刺激,空间分辨率最高可达 0.5mm。④迈斯纳小 体:位于表层皮肤中,快速响应 3-40Hz 中低频的外界刺激,空间分辨率 3- 4mm,可感知皮肤变形时间、低频振动、抓握控制等。鲁菲尼小体和默克尔 细胞作为慢速适应(SA)机械感受器可通过在长时间刺激期间持续响应来 感知静态力。 3)触觉感知的工作流:感知层(皮肤接受刺激,机械传感器发生形变产生 电信号)> 传输层(信号通过神经传输)> 控制层(大脑感知刺激)。当皮 肤与物体接触时会因刺激发生形变,大量机械感受器会将形变通过蛋白质 介导转变为电信号,然后通过神经轴突沿着神经系统将电信号传递给大脑。 感受器电信号的波动方向、幅度、持续时间等会带给大脑不同的刺激,大脑 的高级联合皮层通过分析,会形成对被接触物体状态及力的感知。电子皮肤:仿生为当前最优解。1)电子皮肤构成:电子皮肤为机器人实现 触觉感知的载体,核心组成为触觉传感器,设计启发来源于人类皮肤。人类 皮肤分为三层:表皮层、软组织和真皮层。表皮层和真皮层都密布机械传感 器,软组织则用于接受和感受形变。参考人类皮肤构造,电子皮肤目前呈现 三层,表皮传感器阵列和真皮传感器阵列用于感知压力的变化,在两个传感 器阵列中间采用柔软材料作为变形层,充当应力场的载体,实现电子皮肤的 柔性化。2)电子皮肤参数:四大参数,空间、时间分辨率、工作范围、滞后性等。①空间分辨率:分辨最小细节与间隔能力,人类皮肤约 1mm,具 体看指尖约 1mm、手掌约 5mm、腹部约 30mm。电子皮肤设计则参考人类, 以指尖为例空间分辨率也要求在 1-2mm。②时间分辨率:人的触觉可检测 到 700Hz 的振动(1.4ms),电子皮肤在时间响应方面的模拟可做到较好水 平。③工作范围:人类皮肤大于 10kPa,转换成指尖的承重面积大约为 0.1- 0.2g(转换公式为 m=P*S/g)。电子皮肤的承重能力要优于人类皮肤。柔性触觉传感器:电子皮肤的核心组成,呈“三明治”构型。柔性触觉传感 器主要由衬底层、活性传感层和电极材堆叠而成。①衬底材料:普通传感器 一般采用作为硅或氧化硅作为衬底材料,柔性传感器为实现拉伸性一般采 用各类聚合物材料作为柔性基底,如 PDMS(聚二甲基硅氧烷,目前产业首 选)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PI(聚酰亚胺)、PU(聚氨酯)、PVA (聚乙烯醇)等。②活性传感层:要求具备优异的机械性能+电子特性来保 障传感器的高灵敏度及可拉伸性,一般选用石墨烯、碳纳米管、导电高分子 材料(聚吡咯 PPy、聚苯胺 PANI 等)、离子导体、金属纳米材料等作为柔 性传感器的活性层。③电极材料:影响传感器灵敏度与稳定性,一般选用具 有优异导电性能和机械性能的石墨烯、碳纳米管等碳材料以及柔性复合材 料。机器人触觉传感模仿人类触感,呈现传感层、感知层和决策层三层结构。触 觉传感器的工作原理可以简化为:感知压力 > 信号转换 > 数据传输 > 反 应和调整 > 学习和适应。当触觉传感器感知到压力变化时,它将这些变化 转换为电信号,并发送至机器人控制系统,控制系统会分析信号并快速做出 决策。此外,更高阶系统中触觉传感器除响应即时接触外,还能学习不同的 触摸模式和压力,从而让机器人更好地适应环境和任务要求。具体来看,上 述功能的实现分成三层结构:1)传感层:使用触觉传感器将各种形式的触 觉信号转换成电信号,信号降噪、调制后输出至感知层进行处理。2)感知层: 对传感层的输入信号进行信息提取、融合,获得交互对象的属性信息,并将信 息输出至决策层进行控制决策。3)决策层:负责对输入的属性信息进行判 断、决策,输出控制信号使机器人执行相应操作。2.2. 触觉传感技术路线众多,产业落地方案尚未定型触觉传感器技术路线众多,国内产业落地来看电容与电阻目前占优,未来 或多技术路线融合取长补短。当前,主流触觉传感器包括压阻、电容、压电、 磁学、光学和摩擦电等技术路线。压阻与电容式触觉传感器因结构简单加应 用成熟,目前为产业落地的主流技术路线,但存在低分辨率、温度敏感、功 耗大和响应时间慢等明显缺点,未来或被其他技术路线补充。压电式触觉传 感器优点明显,但无法检测静态信号。磁学式传感器动态响应好,但成本较 电阻、压电等高出不少。摩擦电传感器最大的优点在于无需供电,未来传感 器用量提升要求降低功耗或利好摩擦电路线。光学式传感器具备高分辨率、 高灵敏度、无电磁干扰等诸多技术优点,但成本过高。压阻:结构简单应用成熟,产业当下首选。压阻传感器利用压力变化导致两 个组件之间接触面积变化进而导致电阻变化。成本低、具有较宽的应用范围, 但对温度敏感、功耗大同时相对脆弱。 电容:结构简单灵敏度高,产业当下主流应用路线。电容传感器利用压力变 化带动两个极板之间面积、距离或电介质变化进而导致电容变化。灵敏度高、 可检测静态力、功耗低,但响应时间相对较慢。 压电:仅能检测动态信号,未来或与其他技术路线融合发展。压电传感器利 用压力变化导致电偶极矩出现从而产生电荷带动电压变化。高灵敏度、响应 快,但缺点明显,无法检测静态信号。摩擦电传感器:自供电传感器,适配低功耗需求。不同于压阻、电容、压电 和光学等技术路线,摩擦电传感器无需消耗电力即可实现机械能到电信号 的转换。具体工作机制为:两块堆叠的聚合物薄膜在摩擦产生的机械刺激下 发生摩擦,其接触面之间发生电荷转移,由于静电感应在薄膜外表面的上下 电极之间产生电位差,通过静电计连接两电极即可检测到电信号。此外,下 图 c)部分展示了一个研究团队将摩擦电与电容式压力传感和电阻式横向应 变传感相结合,实现了多种机械刺激分化,通过在多孔 PDMS 薄膜和 SWCNT 薄膜之间构建气隙,实现了高灵敏度的压力检测。光学传感器:无电磁干扰、高分辨率与灵敏度,缺点在于成本过高。压阻、 电容、压电、磁式、摩擦电等传感器均基于电磁效应,会产生电磁干扰,光 学则可避免。光学传感器由光源、传输介质(光纤等)和检测器等组成。光 源持续发光,压力会导致光纤等传输介质变形从而导致光路变化,最终接受 信号与入射信号会存在变差,通过偏差可以拟合不同的力。除无电磁干扰的 优点外,光学传感器的分辨率和灵敏度都非常优秀,只是初始成本及使用中 的维护成本过高。磁学传感器:细分技术路线较多,触觉感测以霍尔效应路线为主。磁传感器 包括霍尔传感器,各类磁阻传感器(AMR、GMR、TMR、GMI 等),磁通 门传感器,原子磁强计和超导量子干涉装置等,其中霍尔传感器经常应用于 触觉感测。霍尔传感器基于霍尔效应,霍尔效应是指磁场作用于金属导体或 半导体中的载流子时产生横向电位差的物理现象,如下图(a)所示。一般 将永磁体和霍尔传感器插入柔性材料中,当柔性材料受力变形时,永磁体的 位置将发生变化带动周围磁场的强度和方向也会改变,通过霍尔传感器检 测这种变化,可以成功获取触觉力的幅度和方向。霍尔传感器制造简单且有 较宽的检测范围,但灵敏度相对不高。视触觉传感器(VBTS):技术指标与人类指尖触觉最为接近,强依赖算法。 VBTS(Vision-Based Tactile Sensor)最早于 2004 年由东京大学研究团队提 出,2009 年经 MIT CSAIL 的 Edward Adelson 教授团队持续迭代发扬光大。 EdwardAdelson 教授团队此后成立 Gelsight 公司将 VBTS 产业化,并于 2024年联合 Meta 推出其最新产品 Digit 360。Digit 360 空间分辨率微米级(人手 指尖 1mm),力感知最低 1mN(男性指尖约 0.5mN、女性指尖约 0.2mN), 响应速度比人类快 30 倍,综合看 Digit 360 完美媲美人类指尖,仅从技术指 标角度看,为当前指尖触觉的最优方案之一。VBTS 的典型组成包括可变形 弹性体、LED 灯、高分辨率相机,弹性体直接测量接触物体的变形,LED 灯照亮这些变形,高分辨率相机以较高频率拍照记录这些变形信息,通过算 法进行分析和拟合判断接触状态及力的信息。VBTS 的缺陷在于强依赖算法 以及 LED 灯(这会导致发热)。

3. 触觉传感器需求快速增长,初创企业持续涌现3.1. 触觉传感器供需全球触觉传感器市场规模2024 年为 153.3 亿美元,预计 2031 年将达 355.9 亿美元,2024-2031 年 CAGR 为 12.79%。触觉传感器当前以压阻和电容路线为主,下游集中于高端制造业,人形机 器人应用方兴未艾。因压阻和电容式触觉传感器产业成熟,制作成本偏低,其应用最为广泛,分别占比 37%和 28%。触觉传感器目前下游应用以高端 制造为主,制造业/航空航天&国防/汽车行业应用占比分别为 42%/27%/17%。 制造业领域,触觉传感器主要应用于机器人的抓取、装配等操作。航空航天 领域,触觉传感器可用于飞行器的对接、着陆等操作,帮助飞行器精确感知 与其他物体的接触状态。汽车领域主要用于内饰的触摸控制按键、座椅的压 力感知等。此外,触觉传感器还广泛应用医疗(假肢、医疗康复设备等)、 智能家居、人形机器人等领域。人形机器人要完成交互动作,触觉传感器必 不可少,目前各人形机器人和灵巧手本体厂商均在积极引用触觉传感器。伴 随人形机器人行业的快速增长,未来相关触觉传感器需求也有望水涨船高。触觉传感百家争鸣,市场格局未定,具备多技术路线融合能力的平台公司 更具竞争力。触觉传感在 3C、汽车、航空航天、医疗等领域已有广泛应用, 人形机器人的出现为其开辟了一个全新的巨大市场。当前触觉传感器企业 主要分为四类:①上游材料企业:适配人形机器人的触觉传感要求柔性化和 高灵敏度,对衬底材料以及敏感层材料提出高要求,故部分主攻材料厂家延 伸至触觉传感器领域,如福莱新材汉威科技子公司苏州能斯达和韧和科技。 ②传感器老牌公司:类似汉威科技、柯力传感、Tekscan、Interlink 等传感器 老牌公司均在积极布局适配人形机器人的触觉传感器。未来或能看到布局 汽车、工业等领域的压力传感器企业陆续切入触觉传感器领域。③积极探索 前沿路线的初创企业:触觉传感技术路线众多且适配人形机器人的触觉传 感属于前沿技术,故诸多具备不同技术路线学术背景的研发人员陆续创立 公司助推触觉传感在人形机器人上落地。此类公司包括 XELA(背靠日本早 稻田)、GelSight(背靠 MIT)、帕西尼(创始人日本早稻田毕业)、他山 科技、纬钛(创始人 MIT 毕业)、墨现科技(创始人为原大疆传感器工程 师)等。④下游应用企业:部分机器人本体制造企业向上游延伸,如申昊科 技等。 根据 QY Research 统计,全球触觉压力传感器 Top5 厂家分别为 Tekscan、 PPS、SPI、Gelsight、JDI,合计市占率约 59%。但当前机器人触觉传感的方 案尚未定型,新技术方案持续涌现,参与企业需持续投入研发配合下游客户 迭代,我们判断传统传感器公司因有基本盘或在机器人触觉传感领域走的 更长。此外,部分具备前沿创新技术的初创公司凭借技术的领先性有望获得 更多试用验证机会。从目前触觉市场参与者来看,上市公司偏少,绝大部分 为一级公司。考虑到人形机器人产业的爆发尚需较长时间以及未来触觉传 感或呈现多路线共存状态,我们判断未来上市公司收购具备硬实力的初创 公司的案例或增多。未来,具备多技术路线融合能力(触觉传感平台型)的 公司可为下游客户提供一揽子解决方案,将更具竞争力。3.2. 触觉传感器的壁垒与发展趋势柔性触觉传感器:要求高灵敏度(检测细微压力变化)、宽动态响应范围 (可实现多大范围的探测)、线性(面对不同的力的时候是否保持相同特性)、 低延时(压力来到和离开时传感器的反应速度)等特性。上述特性的实现需 具备材料、制造、算法等复合能力,壁垒高。1)材料:触觉压力传感器衬底、活性传感层、电极均涉及到材料的选择及 结构设计。此外随着传感器向柔性化发展,相关设计要求与壁垒进一步抬升。 柔性触觉传感器一般采用微结构(如金字塔形、圆顶状、多孔和互锁结构) 弹性体(如 PDMS、PET、PI、PU 等)与各种导电材料(金银铜,主要做电 极和导线)结合而成,上述材料选择和方案设计需要根据不同应用场景和性 能指标持续试错得到最优方案。2)制造:面临传感器性能一致性、大面积制作时的均匀性、柔性化问题。 ①一致性:为实现高分辨率,一般会在单一模组上实现传感器的阵列化,如 在指尖大小面积集成 100 个甚至更多的传感单元。传感单元阵列化后对传 感单元一致性要求提升,如果各传感单元指尖的差异度太大,则需要对每个 传感器进行单独校准,而这在大阵列传感器中显得很困难。②大面积制作时 的均匀性:人体表皮面积约 1.5-2 平方米,未来推广电子皮肤需要大面积图 案化的触觉传感器+晶体管等电子元件,这会面临均匀性如何控制的问题。 ③柔性化:传统传感器一般使用刚性基板通过 MEMS 封装实现高密度集成, 而柔性触觉传感器的封装则要求在柔性电路板上完成。 当前制造柔性触觉传感器的主流工艺包括转移、3D 打印、传统的涂层技术 等。①转印:通过光刻等工艺生成 2D 平面的电子皮肤之后再转移贴合到 3D 曲面。②3D 打印:可生成蛇形结构的可拉伸电极、触觉传感器和无线天线, 优势在于可在一个步骤中实现对多个层(即带有通孔)和多个组件进行图案 化。3D 打印未来应用于机器人领域比较有前景的一项技术。③传统的涂层 技术:在 3D 表面上涂覆传感材料,不涉及图案化,一次只能操作一种类型 的传感器材料。3)算法:信号拟合与多模态信号的解耦是算法难点。压阻、电容、压电、 磁电等技术路线均是将触觉信号转变为电信号,这其中存在电信号与触觉 信号建模对应的问题,需要依赖算法。VBTS 触觉传感器则更加依赖图像处 理算法,产业先驱 Gelsight 在算法端也是通过与 Meta AI 进行深度合作。此 外,未来触觉传感器将感知诸如压力、应变、温度等多维度信息,如何完成 不同模态信号的解耦也是重要突破点。当前信号解耦依赖分析每个信号及 其组合信号的模式来区分触觉输入,这则需要借助算法分析。当然上述情况 也可以通过制造对单一刺激敏感的传感器,如为区分压力和热刺激,可以制 作对温度完全不敏感的压力传感器,但相对来说硬件成本会提升。触觉传感器发展趋势:阵列化、柔性化、视触融合、边缘计算、自供电。指 尖传感器发展历史可追溯到 1989 年,经过近 40 年发展,可获得信息维度 增加,从单纯压力到表面纹理、硬度、形状和大小等。此外逐渐从刚性传感 器转变化柔性传感器。制造技术上也开始引入 3D 打印等前沿技术。然而即 使到当前,触觉传感器的进化仍未停止,持续向拟人化方向努力。1)阵列化:模仿人类皮肤,尽可能提升空间分辨率。《Electronic Skin: Recent Progress and Future Prospects for Skin - Attachable Devices for HealthMonitoring, Robotics, and Prosthetics》一文提到人类皮肤每平方厘米约有 226 个机械感受器,凭借如此高密度的机械感受器,人类才能敏锐感知外部刺激。 当前触觉传感器的发展也参考人类皮肤,为获得高空间分辨率在有限面积 上集成尽可能多的传感器,主要通过将触觉传感器与薄膜晶体管(TFT)集成 (或其他方式)以形成有源矩阵,该矩阵可以低串扰地映射 2D 压力分布, 同时保持高空间和时间分辨率。从产业实践来看,苏州能斯达可实现每平方 厘米集成 100 个传感点。2)柔性化:适应不规则表面并承受各种机械应力。具备拉伸性是人类皮肤 的一个重大特点,人体最富弹性的皮肤位于手腕部位,拉伸率达 20.4%。当 前人形机器人对触觉传感器的应用仅聚焦在指尖、指腹部位,未来向手腕、 手臂、躯干等部位延伸,上述应用中均要求传感器柔性化,基材采用弹性材 料而非纯金属等刚性材料。3)视触融合:多模融合是提升灵敏度的重要手段。视触融合(VBTS)是其 中的一种重要类型,具体讨论参考 2.2 节。此外不考虑视觉,仅考虑物理触 觉如压阻、电容、磁电等路线,上述路线各有优缺点,未来也可能融合发展。 除触觉以外,未来温度、湿度等维度信息也有望实现融合。4)边缘计算:本地完成简单信息处理降低延时,类似人类的非条件反射。 人类的触觉数据不会直接发送到大脑(中枢神经系统)而是在各个层面(周围神经系统)进行,以适应神经系统有限的吞吐量。参考人类,为了减少传 输到中央处理单元的信息量,大型触觉阵列或模块在传感位置进行一定程 度的预处理(数据选择、本地计算等)非常重要。要完成边缘计算,则要求 传感器模组内嵌小型算力模块。 4)自供电:减少电能消耗,延长续航时间。电子皮肤采用分布式阵列,由 大量的触觉传感器及放大电路,对电能消耗较大。《机器人触觉传感器发展 概述》一文就提到人形机器人 iCub 上的触觉传感器由 1000 个电容敏感单 元构成,消耗电能为 8W。电子触觉皮肤的面积越大,阵列也越大,则其消 耗的电能也会更高。因此,电子触觉皮肤的发展对电能的高需求带来了新挑 战。前述 2.2 节提到的摩擦电触觉传感器未来或成为触觉传感器大规模应用 后节能降耗的一个解决方案。

4. 具备类人触觉是人形机器人实用化的必要前提

4.1. 灵巧手仍处 L3 及以下级别,尚需持续迭代类人感知、类人智能和类人形态为人形机器人应用不可或缺之三角。

1)类 人感知:人类感知包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉和本体感觉,人形机 器人落地大部分只需要视觉、听觉、本体感觉和触觉四种类人感知。触觉是 仅次于视觉和听觉的一环。

2)类人智能:具备类似人脑中枢神经系统及周 围神经系统的处理单元。

3)类人形态:具备人的躯干与手等基本形态,适 配为人而打造的现实物理世界。机器人手灵巧度划分为 L1-L5 等级,当前灵巧手仍处于 L3 及以下水平。 机器人手部灵巧度模仿人类可划分 L1-L5 等级。①L1:类似婴儿(0-12 个 月),仅具备基本的抓握和释放能力。②L2:类似幼儿(1-3 岁),具备初 步的灵活性和自主性,但仍在受限环境中工作(实验室或工厂)。③L3:类 似儿童(4-7 岁),开始发展精细的动作技能,具备了抓取柔性物体能力, 可执行短流程任务(如分拣水果)。④L4:类似青少年(8-17 岁),完善灵 巧的动作技能,可完成长流程任务(如烹饪)以及在明确指令下适应不同环 境。⑤L5:类似成年人(18 岁+),手部灵巧度达到巅峰,无需明确指令即 可完成长流程任务,同时可在家庭等人类环境中安全工作。目前主流的灵巧 手硬件层面基本都在耐久性、力量大小、灵巧度等几个指标上寻求平衡,绝 大部分灵巧度均处于 L2 及以下水平,部分灵巧手达到 L3 水平。

4.2. 机器人本体与灵巧手厂家在手侧尝试落地

触觉传感本体企业:触觉传感处于初期尝试阶段,丰田 Punyo 触觉覆盖最为全面, 包括夹爪、手臂、胸部,未来触觉传感或以电子皮肤形态覆盖全身大部位区 域。主流人形机器人本体企业在尝试落地触觉传感方案,各家落地的触传感 器的技术路线及数量差距较大,大都处于先解决触觉传感可以用的阶段,尚 未过渡到好用阶段。大部分厂家(除丰田 Punyo 外)的触觉传感落地仍集 中于灵巧手上。从当前落地情况来看,大部分本体厂商的机器人可完成基础 的握、捏、拧、拉、推、按、抓、提等多种人手执行的动作。伴随技术迭代 及人形机器人应用场景的拓展,触觉传感在灵巧手上的应用数量有望提升, 此外也将向手臂、足部、躯干和脑部等区域延伸。灵巧手企业:触觉传感集中于指尖,落地范围仍有待扩大。主流灵巧手企业 均在尝试让灵巧手具备基础的触觉反馈功能,各家采用的技术路线不尽相 同,单手配备的触觉传感器模组数量差距也较大。目前,各家在指尖均配备 了触觉传感器,而指节、掌心则尚未落地。以 5 指灵巧手为例,若在手心面 按满配置配备触觉传感器模组需约 17-20 个,其中四指各 3 个(指尖+2 个 指节)、大拇指 2 个(指尖+指节)、掌心 3-6 个。远期,触觉传感器或以 电子皮肤形态同时覆盖掌背。

4.3. 人形机器人产量至亿台时,触觉传感市场规模或达 1.2 万亿 元

触觉传感器具备从手指陆续向身体其他部位渗透的潜力,或为人形机器人 零部件中极抗通缩的子领域,人形机器人年产 1 亿台触觉传感器市场或达 1.2 万亿元。 下表按照以下逻辑测算人形机器人触觉传感器市场空间:人形机器人产量* 对应部位应用传感器模组数量*对应产量下不同触觉传感器模组单价,之后 再将不同身体部位应用的触觉传感器市场规模进行加总测算。核心假设逻 辑如下: ① 人形机器人市场:分 To B 和 To C,预计先在 To B 市场推广替代人类劳 动力,待持续迭代完善后进入家用市场。我们预估人形机器人市场达到 1 亿台,家用市场有望达到 1000 万台用量。全球约 82 亿人口(联合国 2024 年全球人口展望),按四口之家一个人形机器人测算,人形机器人 家用市场潜在容量为 20.5 亿台。 ② 不同部位触觉传感器模组数量:以仿生为基础来测算,以手指端(双手 五指灵巧手)配 28 个触觉传感器模组为基数,按照人类其他不同身体 部位的面积或机械感受器数量来测算人形机器人需要的触觉传感器模 组数量。 ③ 人形机器人触觉传感器的渗透路径:100 万台后手侧、足部成为标配。 进入家庭之后考虑到人形机器人与人体接触变多,出于安全考虑,触觉 传感器向躯干(胸部、背部、腹部和腿)和脸部扩散。 ④ 不同技术路线:触觉传感路线较多,但不同路线均存在瓶颈,尚无法完 美适配。如果仅考虑单一技术路线占据全部市场,当人形机器人数量达 到 1 亿台时(家用 1000 万台),各技术路线对应的市场规模分别为: 压阻 3010 亿元、电容约 1.25 万亿元、磁电霍尔效应约 2.5 万亿元、视 触觉(VBTS)约 3.76 万亿元。若考虑融合路线,手臂、足部、躯干等 重单点感应的部位使用低成本电阻方案,对触觉要求最高的指尖采用高 成本 VBTS,指节、手掌、手腕、面部采用电容或霍尔效应(假设份额 55 开)。上述假设下,当人形机器人产量到达 1 亿台时(家用 1000 万 台),按多技术路线融合测算的触觉传感器市场规模有望达 1.2 万亿元。

5. 重点公司分析

5.1. 压阻路线:Interlink、Tekscan、SPI、汉威科技、福莱应材、墨现科技、日盈电子Interlink:专注压力传感 40 年,全球压阻传感器领导者。公司成立于 1985 年,聚焦电阻相关的力解决方案(FSR,Force Sensing Resistor),电阻力传 感器全球领导者,陆续开发了压电(2012 年推出)、电容等方案。此外公 司还涉足了气体传感器、薄膜键盘等业务。公司 X 和 UX 系列的 FSR 产品 单价从 3.99-7.99 美元不等,可实现 0.5-150N 压力的检测,检测次数可达数 百次。公司总部位于美国南加州,业务遍布全球,FSR 的生产主要在中国深 圳(具备制造端成本优势)。公司下游主要覆盖汽车、工业、消费电子、医 疗等领域,客户群体优质,其中不乏布局人形机器人领域的客户如特斯拉Meta 等。Tekscan:压阻式触觉传感路线,在人形机器人上已有成熟应用案例。 ① 历史:公司核心团队源于 MIT 人工智能实验室,1981-1986 年陆续完成 了产品的开发、验证,1987 年正式成立,总部位于美国马萨诸塞州。公 司当前员工 110 人+,重视研发,研发费用率约 14%。 ② 产品:FlexiForce 系列压阻力传感器,可提供不同传感面积和适用于高 温高湿领域的传感器,单价从 9.83-27.82 美元不等。标准类型传感器工 作温度为-40℃-60℃,薄 0.1mm,每平方厘米可放置 248 个标准传感器, 间距细至 0.6mm,可提供 0-207Mpa 的压力响应范围。高温类型传感器 工作温度最高可达 200℃,厚度、传感器密度、压力范围较标准传感器 有所收敛。 ③ 产品构成:每个 FlexiForce 传感器由两个柔性基底(聚氨酯等材料), 每层涂上导电银,再在有效传感区域涂抹一层压敏油墨,最后用粘合剂 将两部分层压在一起制成。压阻类传感器因功耗的存在适用于小功率应 用场景。 ④ 在 Nao 人形机器人足部有过成熟应用。公司压阻力传感器主要应用下 游包括汽车、医疗工业、人形机器人。公司 FlexiForce 传感器曾应用于 人形机器人 Nao(身高 58cm,重约 4.3kg)的脚底以使其保持平衡。SPI:技术路线为压阻,下游应用广泛。SPI(Sensor Product Inc)成立于 1990 年,触觉表面压力和力传感器细分领域全球领导者。公司产品广泛应用于汽 车、通用工业、医疗、电子半导体等领域。与人体相关的产品包括 Tactilus 表面触觉传感系统,可用于足部压力、皮肤表面压力的检测。公司当前虽未 报道进军人形机器人触觉传感领域,但凭借过往技术,公司是人形机器人触 觉传感领域的重要潜在供应商。

汉威科技:传感器平台型公司,触觉传感器在子公司苏州能斯达,布局压阻 /压电/电容路线。 ① 历史:气体传感器起家,逐步发展为平台型传感器公司。公司成立于 1998 年,气体传感器起家,陆续延伸至煤矿仪表(2006 年)、触觉传 感器(子公司苏州能斯达,2013 年参股、2016 年控股)。截至当前,公 司传感器版图已覆盖气体、压力(触觉)、流量、温度、湿度、光电、 加速度等门类,迈向平台化布局。此外基于传感器,公司还向下延伸至 仪表,当前主要聚焦石化、电力、冶金、燃气等行业。 ② 触觉传感布局:以控股子公司苏州能斯达和参股子公司韧和科技开展。 公司 2013 年参股苏州能斯达,2016 实现控股(持股比例 55.34%)。公 司 2023 年累计出资 1740 万元参股韧和科技(持股比例 26.68%)。苏 州能斯达主营柔性力传感器,包括压阻、压电、电容等技术路线。韧和 科技主营弹性压力传感器,技术路线为压阻/电容。面向机器人,除触觉 方案外,公司还布局了六维力传感器、惯性测量单元和应变片。公司还 参编了国内首个柔性电子行业标准。根据公司互动易回复“柔性传感器 产品目前与多家人形机器人本体厂商展开合作,同时已经向部分机器人厂家进行小批量供货”。③ 苏州能斯达:触觉传感技术路线涵盖压阻/压电/电容等,拥有年产 1000 万只柔性传感器的印刷与组装线。 历史与背景:苏州能斯达起源于中科院苏州纳米所海归科研团队(2009 年), 学术背景强大。依托中科院苏州纳米所,公司在传感器材料、设计等方面有 得天独厚的优势。公司 2013 年 8 月正式成立,同年 12 月汉威科技参股。 2016 年正式成为汉威科技控股子公司。2017 年,公司柔性触觉传感器实现 批产。2018 年,公司陆续在医疗、3C 取得大突破。2019 年,公司年出货量 突破 100 万支。2022 年 4 月,获得小米产业基金千万元投资。2024 年 10 月,公司参与起草和制定了柔性电子领域首个标准(西北工业大学牵头)。 公司拥有百余项核心专利,一条年产 1000 万只柔性传感器的超净印刷线和 组装线,具备了大面积阵列设计、敏感材料及导电墨水合成制备、大面积印 刷电子批量制造等核心能力。 产品:触觉传感涵盖压阻/压电/电容三类。公司已掌握了柔性压阻、柔性压 电、柔性温湿度、柔性电容、柔性汗液五大核心技术,拥有柔性压力传感器、 柔性压电传感器、柔性织物、柔性应变传感器、柔性温湿度传感器、柔性热 敏传感器、柔性电容传感器、柔性汗液传感器八大产品系列。公司触觉压阻 传感器(DF9-16)零售单价为 12 元,触觉压电传感器(YD-SF2513)零售 单价为 25 元,触觉压阻+温度一体化传感器(DT10-50)零售单价为 22 元, 触觉压阻+压电复合传感器(YD-SF23-600,含四个压电传感单元)零售单价为 100 元。公司触觉电容传感器目前应用于医疗健康领域,未来或有望 技术迁移至机器人领域。公司当前柔性压力传感器柔韧性强、耐弯折,反复 弯曲 100 万次以上依然可正常工作;每平方厘米集成 100 个传感点,哪怕 是羽毛轻轻拂过的力度也能精准检测,响应速度在 1ms 以内,可实现法向 力、剪切力、温度等多模态检测;支持裁剪,适配个性化终端产品需求。

④ 韧和科技:触觉传感包括弹性应变/电容两种技术路线。 历史与背景:背靠中科院宁波材料所,获汉威科技与山东魏桥投资。公司成 立于 2018 年,2020 年获山东魏桥集团战略投资,2023 年获汉威科技投资。 公司背靠中科院宁波材料所,是中国科学院磁性材料与器件重点实验室孵 化的科技型企业,也是国内首家从事弹性电子材料与器件产业化的高新技 术企业,已有 60 余项专利。公司专注柔性智能发热系统、弹性传感系统的 研发与应用,下游主要为医疗、家居等领域,也可延伸至机器人领域。公司 现有两条专业化生产线其中弹性加热组件产能达 100 万件/年,弹性应变传 感器产能达 150 万件/年,生产基地位于山东滨州。 产品:弹性拉伸传感器为电阻路线,弹性压力传感器为电容路线。公司产品 涵盖三类:弹性拉伸传感器、弹性压力传感器和碳纳米管加热组件,前两类 可应用于机器人领域。公司弹性拉伸传感器以自主研发的弹性纳米导电材 料为核心敏感材料,在人形机器人领域主要应用于拉伸要求较大部位的感 知,如手腕部位。人体最富弹性的皮肤就位于手腕部位,拉伸率达 20.4%。 公司弹性压力传感器为电容路线,可应用于人形机器人手部及其他部位的 触觉感知。福莱新材:主业涂布延伸至触觉传感器,当前触觉传感为压阻技术路线。公 司成立于 2009 年,主营广告喷墨打印材料、标签标识印刷材料、电子级功 能材料、新型薄膜材料、胶粘材料等工业消费品及高端智能装备。因材料为 触觉传感器核心组成,公司依托材料优势及此前布局的压力传感器专利 (2017 年开始布局,2020 年完成材料的基础研究和测试,2021 年完成鉴定 验收),通过全资子公司欧仁新材料布局柔性触觉传感器。当前,公司已有 三项传感器专利——基于柔性压敏元件的拉伸传感器、一种柔性温度传感 器及其制备方法、一种基于改性纸基的高灵敏度柔性压力传感器及其制备 方法。目前,公司已组建了一个扎实的技术团队,其中海外引进国家级、省 级人才共 3 名,主要围绕柔性传感器设计、工艺、硬件、软件开发进行研究 开发。2025 年 3 月 17 日,公司公众号披露柔性传感器中试线主体已安装完 毕,正在调试功能和工艺参数,进展较为顺利。中试线建设历时 3 个月左 右。

墨现科技:触觉传感技术路线为压阻,产品已成功应用于普渡科技灵巧手。 ① 团队:核心团队来自大疆。公司成立于 2021 年,总部东莞。创始人为匡正(95 后),核心团队基本来自大疆。匡正是前大疆创新传感器工程 师,大疆声敏冲击传感器设计者。2019 年匡正在大疆工作期间产生做柔 性触觉传感器想法,之后在松山湖机器人基地 Xbotpark 孵化,并于 2021 年正式创立墨现,以压阻路线为主。 ② 产品与客户:FLX 系列柔性薄膜压力传感器已成功应用于普渡科技 D9 人形机器人的灵巧手 DH11 上。公司 2023 年推出 FLX 系列产品,陆续 在机器人、电子乐器、医疗检测、智能睡眠、成人玩具等行业领域进行 了初步试水。自 2023 年 6 月量产以来,截至 2025 年 3 月,公司已累计 完成10万套柔性压力传感器出货。FLX系列传感器模组包含96个(12*8) 独立的传感单元,可识别最小 3.5g 重物的力(量程达 2.5kg),转换成 重力约为 0.0343N 的力,较 Interlink 的 FSR 系列的最小检测压力 0.5N 要小,但高于他山科技(电容路线)和帕西尼(霍尔效应路线)的 0.01N、 Gelsight(视触觉)和 XELA(霍尔效应)的 1mN。根据墨现公众号披 露,普渡科技D9人形机器人的灵巧手DH11集成了公司的触觉传感器, 能够流畅完成握、捏、拧、拉、推、按、抓、提等多种人手执行的动作。 单个 DH11 灵巧手搭载了 12 个触觉传感模组,实现全手覆盖,包含 1018 个单独的传感单元。根据上述信息,我们推测 DH11 的 5 个手指各搭载 2 个 FLX 传感器模组(指尖+指腹),手掌部分搭载了另外两个传感器 模组。手指的 10 个 FLX 传感器模组共包含 960 个(96*10)独立的传 感单元,手掌的两个传感器模组共包含 58 个(1018-960)独立的传感单 元。5.2. 电容路线:PPS、他山科技、汉威科技汉威科技控股子公司苏州能斯达与参股子公司韧和科技均布局了触觉传感 的电容路线,在 5.1 节已详细阐述,此处不再展开。 PPS:聚焦电容触觉传感器,有机器人成熟应用案例,2024 年正式推出专 为灵巧手设计的 Robotact 传感器。 ① 历史:PPS(Pressure Profile Systems)创始人为 JAE SON。JAE SON 为 哈佛大学博士,主要研究触觉传感增强机器人的灵活性,1996 年毕业后 创立 PPS。PPS 以电容式触觉传感器起家,目前为电容触觉传感领域的 全球领导者。1996-2002 年,PPS 主要承接政府、高校等部门项目。2002 年开始切入商用领域,陆续进入医疗、消费电子、机器人、工业等领域。 2024 年正式推出 Robotact 传感器,专为机器人灵巧手设计。 ② 机器人应用案例:Barrett Hands 于 20 世纪 90 年代采用了公司的Digitacts 技术,夹爪上有多个传感垫,每个传感垫有 12-14 个电容传感单元,空 间分辨率为 5mm。Twendy-One(东京早稻田大学开发的人形机器人) 曾使用公司的电容触觉传感器,其每只手大概使用了 241 个触觉传感单元。他山科技:触觉传感技术路线为电容,已发布视触融合平台。 ① 团队与历史:2017 年由清华和北航背景的马扬、孙滕谌和杨五强三人创 立,获软银中国天使轮投资。2019 年,与曼彻斯特大学签约 AI 触觉传 感芯片项目,总投资约 1 亿元,芯片的模拟部分和总体设计由他山科技 负责,数字部分的架构设计由曼彻斯特大学完成。2020 年初,公司完成 全球首款 AI 触感芯片的流片。2024 年,在工信部“揭榜挂帅”项目中 担纲触觉传感器的研发重任。2024 年 8 月,发布触觉传感器、电子皮肤 和视触融合平台等新品。此外,公司获“2024 人形机器人供应链优质企 业”称号,该称号由 2024 中国人形机器人技术应用峰会颁布,同时获 得的触觉传感器企业还有帕西尼(总部深圳)。2025 年 1 月,公司与凌 烟阁芯片合作,探索解决触觉传感器的边缘计算方案(模拟人的非条件 反射,不用所有信息都经过中枢神经系统)。公司已申请 202 项专利, 其中包括 80 项发明专利,其中应用于人形机器人的关键核心专利 40 项。 ② 产品:聚焦电容触觉传感,延伸视触融合。公司核心产品为 TS-F+多模 态触觉传感器,力分辨率最高可达 0.01-0.1N(Gelsight 的 Digit 360 在 1mN)、可识别 30 多种不同材质、感知距离≥2cm。③ 客户:已与因时机器人、强脑科技、灵巧智能、灵心巧手等国内头部灵 巧手厂商落地合作。根据公司公众号信息,公司 2024 年触觉传感器订 单超万个,截至 2025 年 1 月,公司触觉传感器市场占有率超 50%。根 据公司 CEO 马扬与 AI 科技评论的访谈记录,传感器要做到可靠的稳定 性批量得到几十万的级别。5.3. 霍尔效应路线:XELA、帕西尼XELA:聚焦霍尔效应触觉传感路线,学术背景强大。 ① 历史:成立于 2018 年 8 月,核心团队来自日本早稻田大学机器人实验 室。日本机器人界权威菅野重树为公司顾问,菅野重树师从日本机器人 先驱加藤一郎,自 1981 年开始从事灵巧手和触觉传感研究。若以日本 早稻田研究触觉传感历史计算,公司在触觉传感有超过 70 年的技术积 累。 ② 产品:以霍尔效应路线的触觉传感器为主,产品谱系包括标准和定制化 两类。公司产品可同时检测法向力和切向力。公司最受欢迎的 uSPa 44 传感器模组(应用于指腹或手掌)包含 16 个传感器单元,应用于指尖 的 uSCu 则包含 30 个传感器单元。以 uSPa 44 为例,单个传感器最大可 检测 1500g 物体的压力,最小分辨率为 0.1g(转化成重力约为 1mN)。 ③ 合作与集成:公司传感器应用于 Wonik Robotics 的 4 指灵巧手 Allegro Hand 上,采用了 11 个 uSPa 44(用于指腹)、3 个 uSPa 46(用于手掌)、4 个 uSCu(用于指尖)传感器模组,合计 368 个传感器单元。单个指尖 有 30 个传感器单元,单个指腹有 16 个传感器单元,大拇指有 62 个传 感器单元,除拇指以外的单个手指有 78 个传感器单元,手掌有 72 个传 感器单元。 ④ 客户:公司传感器已成功应用于人形机器人(Sanctuary AI、Agile Robots), 协作机器人(DENSO 等)、高校(剑桥大学等)等客户。 ⑤ 价格:根据公司数据,uSPa 44 零售价 1000 美元,批发 100 个可获得 8 折优惠。此外为驱动 uSPa 44 需要一个微控制器,微控制器单价约 150 美元。帕西尼:触觉传感师承日本早稻田的霍尔效应技术路线,创新性地在掌心 添加摄像头,实现视触觉双模态融合。 ① 销售:根据公司反馈数据(2025 年 3 月),触觉传感器年销售规模已 到 10-20 万量级,单个客户订单数量达到数千个。 ② 团队与历史:师承日本早稻田机器人实验室。公司成立于 2021 年,总 部位于中国深圳。创始人许晋诚博士毕业于日本早稻田大学,师从日本 机器人界权威——菅野重树教授(前述日本 XELA 公司的技术顾问,同 时也是公司的科学顾问),拥有 8 年+的触觉传感器、协作机器人研发 及产业化经验。2021 年,许晋诚回国创立帕西尼(名字源于皮肤的机械 感受器之一帕西尼小体),成立之初即获得前微软全球副总裁陆奇博士、 数家一线资本联合领投。此外,公司获“2024 人形机器人供应链优质企 业”称号,该称号由 2024 中国人形机器人技术应用峰会颁布,同时获 得的触觉传感器企业还有他山科技(总部北京)。 ③ 产品:以触觉为牵引,贯通触觉传感器、灵巧手、人形机器人三大核心 产品。2024 年 11 月,许晋诚博士在与新皮层的访谈中提到“公司做人 形机器人是为了展示触觉传感器的能力,让客户直观看到传感器与机器 人之间是如何协作的,便于触觉传感器的推广使用”。此外,帕西尼的 触觉传感器在手、手臂、关节上均已有部署,因为手臂和手会与外界产 生较多的物理接触。④ 灵巧手:第二代产品 DexH13 实现视觉触觉双模态融合。DexH13 为四 指灵巧手(13 个主动自由度,负载 5Kg),视觉依靠掌心摄像头(800 万像素)实现,触觉依靠指尖和指腹的触觉传感器(合计 1140 个 ITPU 触觉传感单元)实现。光有触觉类似盲人,引入视觉主要是为了快速定 位(拿到空间坐标系位姿)同时获知接触物大小信息,为触觉提供辅助。 触觉部分,单手四个指尖各一个传感器模组,大拇指指腹一个传感器模 组,其他三个手指指腹各两个传感器模组。⑤ ITPU 触觉传感器:采用磁电霍尔效应技术路线,单模组量产价格预计 在百元/千元级别。公司 ITPU 触觉传感器分专业级(PX-6AX)和消费 级(PX-3AX)两类。专业级产品主要应用于机器人量产,已迭代到第 二代 PX-6AX GEN2。PX-6AX GEN2 又分为指尖和指腹两个版本,官方 商城零售价格均为 3671 元,参考前述日本 XELA 采购 100 个传感器模 组可打 8 折,若批量(1000 个、1 万个或更多)采购价格预计有望到 5 折甚至更低,或达单个千元级别。若按照量产后单个模组 1000 元计算, 每个 DexH13 灵巧手配置 11 个模组,则单手触觉传感器价值量为 1.1 万 元,若扩展到五指则单手配置 14 个模组,则单手价值量提升至 1.4 万 元。单个 PX-6AX GEN2 模组约 89 个触觉传感单元(单手 978 个传感 单元/11 个模组),可实现 1mm 的空间分辨率(与人类指尖分辨率相 当),最小可识别 0.01N 的力(XELA 最小可分辨 0.1g,转换成力约为 0.001N)。单个传感器模组可实现超 300 万次的工业级使用寿命。5.4. 视触双模态融合路线:Gelsight、纬钛、戴盟、千觉帕西尼通过掌心摄像头+手指触觉传感(基于霍尔效应)的分析已在 5.3 节 详细阐述,此处不再赘述。 Gelsight:主攻视触融合传感器,强依赖算法,故与 Meta 深度合作。 ① 历史:起源于 MIT,由 MIT 计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的 Edward Adelson 教授(主攻视觉科学、神经科学,近年研究重点为机器 人触觉感知)的研究小组 2009 年提出。2009 年-2013 年,Gelsight 提出 的视触传感器尚未延伸至机器人领域,彼时公司的视触传感器仍比易拉 罐大。2013 年,Edward Adelson 团队首次将产品与机器人触觉感知融 合,并于 2014 年首次推出全球首个用于机器人的超高分辨率(10 微米 级别指尖触觉传感器 Fingertip GelSight Sensor,该传感器可实时测量法 向力、切向力、软硬度、纹理等信息。之后数年产品持续沿着小型化、 优化材料和结构设计的路线迭代。2021 年与 Meta AI 展开深度合作,借 鉴其模型能力,因为视触融合本质上为是对图像做处理。2024 年, Gelsight 联合 Meta 推出 Digit 360 产品,并计划于 2025 年上市销售。 ② Digit 360:图像处理为基础,构成包括顶部与物体接触的硅胶指尖、LED 灯、镜头、图像传感器等。工作原理为通过摄像头采集前端硅胶指尖的 变形来分析接触物的形态及力,优势在于空间分辨率极高,可达微米级 (压阻和电容方案毫米级),力感知最低 1mN(电容在 0.05-0.1N), 感应时间比人类快 30 倍。劣势在于对大模型强依赖、算力需求要求高, 造价贵。因 Digit 360 尚未定价,前代产品 Digit 产品单价为 350 美元, 若以五指灵巧手为例,装配 Digit 的成本为 1750 美元。

戴盟机器人:视触觉传感借鉴 MIT 基础上创新,推出视触觉传感-灵巧手-轮式人形机器人一站式解决方案。 ① 团队与历史:公司成立于 2021 年 12 月,总部位于深圳。创始人王煜为 美国卡内基梅隆大学(CMU)博士,师从 Matthew Thomas Mason,专 注机器人手部的研发。同在 CMU 的机器人研究所的 Marc Raibert(波 士顿动力创始人)则聚集腿部研发。此后,与 MIT 的 Alberto Rodriguez 教授开展了为期 6 年的科研合作,在此基础上开发了不同于 MIT 的 GelSight 方案。GelSight 方案基于三色光,戴盟方案基于单色光原理。 公司联合创始人兼 CEO 段江哗为中科院博士、香港科技大学博士后(王 煜学生),专注机器人、AI 和智能控制等领域。 ② 产品:以触觉为牵引,贯通触觉传感器、灵巧手、人形机器人三大核心 产品。2024 年 3 月,公司发布首款轮式人形机器人 Sparky 1,其灵巧手 携带视触觉传感器。2025 年 4 月,公司发布多维高分辨率高频率视触 觉传感器 DM-Tac W、多维触觉感知五指灵巧手 DM-Hand1(15 个主动 自由度,重 1.5kg)、便携穿戴式遥操作数据采集系统 DM-Exton。此外 预计在 2025 年将陆续推出迭代产品 DM-Tac F、DM-Hand2。③ 视触觉传感器:DM-Tac W厚度可达毫米级(主流传感器厚度在厘米级, 墨现科技的压阻传感器封装厚度可做到 0.2mm 级别),单平方厘米集成约 4 万个感知单元(主流传感器传感单元在百个级别),可实现< 0.1N 的力感知,采样频率 120Hz,可捕捉物体接触时的形貌、纹理、软 硬、滑移、按压力、切向力等多种模态信息。纬钛:创始人师承 MIT,小米战投等知名投资机构看好入股。公司成立于 2024 年 1 月,创始人为李瑞博士。李瑞博士 2015 年毕业于 MIT,师从 Edward Adelson 教授(前述 Gelsight 创建者)。在 MIT 读博期间,李瑞作为核心成 员与导师 Edward Adelson 及 CSAIL 实验室团队共同研发出全球首个超高分 辨率的视触觉(Vision-Based Tactile Sensor,VBTS)指尖传感器 GelSight。 当前,纬钛已开发了多种型号的机器人仿生指尖及带触觉的末端执行器产 品,与多家科研机构和头部制造客户大成合作,已实现小批量出货。2025 年 4 月 15 日,纬钛宣布连续完成近亿元天使及天使+轮融资,投资者包括小米 战投、雅瑞资本、iCANX Fund、梅花创投和微光创投等机构。

(本文仅供参考,不代表任何投资建议。)